Полуметаллы

Эти полуметаллы элементы и стоять между металлами и не- металлов в периодической таблице . В плане по электропроводности и внешнему виду, они не могут быть назначены либо металлов или неметаллов. Все полуметаллы при нормальных условиях являются твердыми телами .

Полупроводник - это общий термин, который включает в себя как полуметаллы, так и сложные полупроводники . В прошлом полуметаллы также назывались металлоидами , хотя это название также использовалось для неметаллов .

Возбуждение полупроводника тепловой энергией.

определение

Старое определение

Первоначальное определение полуметаллов в настоящее время считается устаревшим в химии. Он определяет полуметаллами как ряд элементов , которые находятся в 3 - го по 6 - й основной группы в периодической таблице .

К полуметаллам относятся следующие элементы:

Эти элементы обладают свойствами металлов, а также свойствами классических непроводников . Обычно они бывают двух модификаций аллотропных кристаллов , одна из которых металлическая, а другая неметаллическая. Как правило, их электропроводность довольно мала при комнатной температуре , но резко возрастает с повышением температуры , в отличие от металлов. Поэтому полуметаллы еще называют элементарными полупроводниками .

Фактически, многие из этих элементов являются классическими полупроводниками, такими как германий или кремний . Их внешняя электронная оболочка занята от трех до шести электронов , поэтому они могут как отдавать, так и получать электроны.

В периодической таблице полуметаллы расположены по диагонали между бором и астатом . Элементы, расположенные справа над этой линией, не являются металлами . Элементы под этой линией слева - это металлы.

Новое определение

Более поздние определения полуметаллов, который все чаще используется в химии и особенно в физике , больше относятся к зонной структуре в твердых телах , чем просто к физическим и химическим свойствам. В соответствии с этим, полуметаллы представляют собой кристаллические твердые вещества с шириной запрещенной зоны , который имеет нулевое значение или значение в диапазоне тепловой энергии , где на постоянной Больцмана и абсолютной температуры . Типичными представителями области элементов являются графит с модификацией углерода и серое олово (α-Sn).${\ Displaystyle к _ {\ mathrm {B}} T}$${\ Displaystyle к _ {\ mathrm {B}}}$${\ displaystyle T}$

Однако точное отнесение очень сложно, потому что, как уже упоминалось, разные кристаллические модификации обычно имеют разные свойства. Белое олово (β-Sn) - это металл, а серое олово (α-Sn) - полупроводник , но последнее также можно назвать полуметаллом. Следовательно, назначение должно быть основано на наиболее распространенных модификациях при комнатной температуре и нормальном давлении .

• Согласно этой классификации, B, C (графит), Si, P (черный), Ge, Se (серый), Te являются полупроводниками .
• As, Sb, Po, At - полуметаллы по этой классификации.
• Al, Ga, Sn, Bi, In, Pb, Tl - металлы .

характеристики

Физические свойства

Химические элементы называются полуметаллами, свойства которых занимают промежуточное положение между металлами и неметаллами . Они обладают полупроводниковыми и амфотерными свойствами, но не идентичны группе веществ, называемых полупроводниками . Полуметаллы - это твердые тела , некоторые из которых образуют как металлические, так и неметаллические модификации. Для этого рассматривают, в частности. электропроводность в кристаллических твердых телах. Многие полуметаллы обладают полупроводниковыми свойствами; То есть они обладают средней электропроводностью, которая увеличивается с повышением температуры . Однако термины полупроводник и полуметалл не являются синонимами . Существуют полупроводниковые оксиды и полимеры, которые представляют собой не полуметаллы, а соединения . Удельная проводимость полупроводников, таких как кремний или германий, на несколько порядков ниже, чем у металлов.

Электрические свойства полупроводников можно объяснить с помощью ленточной модели . Согласно этой модели электроны находятся в валентной зоне , которая отделена от зоны более высокой проводимости запрещенной зоной . В полупроводниках практически все электроны находятся в валентной зоне при низких температурах . В случае элементов 4-й основной группы, таких как кремний и германий , они полностью заняты, так что ток не может течь. Но даже при комнатной температуре у электронов достаточно энергии, чтобы преодолеть запрещенную зону и перейти в зону проводимости. Затем проводимость резко возрастает с повышением температуры.

⁽¹⁾ Жирным шрифтом выделена наиболее распространенная модификация.

⁽²⁾cl: объемно -центрированный кубический , cF: гранецентрированный кубический , P 3 : ромбоэдрический , oP: ромбический , A4: ромбовидная структура , h: гексагональный

Химические свойства

Промежуточное положение полуметаллов также показано в амфотерном характере элементов и их оксидов . Большинство полуметаллов растворяются как в кислотах, так и в основаниях . Оксиды также могут образовывать соли с кислотами и основаниями . Большинство полуметаллов имеют как металлические, так и неметаллические модификации . Полуметаллы также занимают среднюю позицию в периодической таблице элементов.

литература

• Грэм Чедд: полуметаллы. Verlag DVA, Штутгарт, 1971, ISBN 3-421-02246-1 .
• Франц Зак: Силовая электроника - Руководство. 5-е издание, Springer Verlag, Висбаден, 2015 ISBN 978-3-658-04898-3 .

веб ссылки

Викисловарь: Semi-metal  - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы

Индивидуальные доказательства

1. ↑ Грэм Чедд: полуметаллы. Издатель DVA. Штутгарт 1971, ISBN 3-421-02246-1 .
2. ^ Франц Зак: Силовая электроника - Справочник . 5-е издание. Springer Verlag, Wiesbaden 2015, ISBN 978-3-658-04898-3 , стр. 1827 . 
3. ↑ https://diglib.tugraz.at/download.php?id=583554f91e865
4. ↑ https://www.internetchemie.info/chemische-elemente/nichtmetalle.php
5. ↑ ^{а б в} Запись по полуметаллам. В: Römpp Online . Георг Тиме Верлаг, по состоянию на 23 октября 2013 г.
6. ↑ Питер Паецольд: Химия: Введение . Вальтер де Грюйтер , 2009 г., ISBN 3-11-021135-1 , стр. 32 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг). 
7. ↑ ^{а б} Duden Learnattack GmbH: полуметаллы
8. ↑ ^{а б в} П. Хойссингер, Р. Глаттаар, У. Род, Х. Кик, К. Бенкманн, Дж. Вебер, Х.-Ж. Вуншель, В. Стенке, Э. Лейхт, Х. Стенгер: благородные газы. В: Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Wiley-VCH, Weinheim 2006 ( DOI : 10.1002 / 14356007.a17_485 ).